BO STÅHL
DATORTEKNIK
Författarpresentation Hej, jag heter Bo Sthål Jag arbetar som lärare sedan 1985 vid Enoch Thulingymnasiet i Landskrona. Min yrkeskarriär började jag på ett litet företag i Landskrona som sysslade med service av hemelektronik. Jag har också arbetat som servicetekniker på ett företag som heter Besam som tillverkar bl a dörrautomatik. I samband med att jag började på lärarhögskolan i Malmö kom jag i kontakt med några personer som skrev läromedel för Liber och på den banan är det skulle man kunna säga. Jag hade förmånen att få vara med om att ta fram läromedelsserien Elektronik 2000 och har skrivit ett antal titlar i den serien. Tillsammans med Microsupport har jag även arbetat med att ta fram hårdvara till Elektronik 2000. Vid sidan om min lärargärning driver jag också ett företag som sysslar med utbildning och frågor kring pedagogisk utveckling. Inom skolans område har jag haft en del projekt under åren. För att nämna några har jag bedrivit utvecklingsarbete inom datorteknik för Telia i deras Läromediefond i mitten på 1990-talet. Jag har startat utbildningar inom KY-verksamheten och arbetar för närvarande med internationaliseringsfrågor inom skolans område. Förutom att lyssna till musik så tycker jag om ljudet från havet, det ger ett lugn och en harmoni och den avkoppling som jag då och då också behöver. Jag gillar att dra upp en lagom stor torsk från Öresund och tillaga den efter konstens alla regler.
2 . Datorteknik
Innehållsförteckning Dator- och kommunikationsteknik 1. Yrkesrollen
Vilka är de tänkbara yrken man kan arbeta med efter att ha läst inriktningen Dator- och kommuni kationsteknik på gymnasiet
2. Datorns historia och utveckling
Ger lite perspektiv på den relativt korta utveckling av datorn i arbetet och i vardagen
3. Olika typer av persondatorer
Stationär dator Bärbar dator Fickdator – Smartphone - Tablet
4. Hårdvaran
Datorns uppbyggnad ESD Chassiet Nätaggregatet Moderkortet Moderkortets portar och socklar CPU Kylning Chipset BIOS Minnen Binära talsystemet Grafikstandard Ljudkretsar Manualer
7. Kommunikation
Datorn i nätverk OSI-modellen WAN, MAN och LAN NIC Trådlösa och mobila nätverk Nätverksprotokoll Nätverksstandard Kabeltyper Nätverksutrustning, switch Konfigurering Datamängd, hastighet, mätning av dataöverföring Kryptering Datasäkerhet, Datainspektionen myndighet, PUL E-post, POP, SMTP och IMAP VPN, tunneltrafik
8. Miljöpåverkan
Green IT Återvinning
9. Elektroniken i datorn
Komponenter och symboler Systemet Felsökning Dokumentering Praktiska projekt
5. Kringutrustningar
Bildskärm, tangentbord och mus Skrivare Skanner Data- och videoprojektor Högtalare Kablage
6. Mjukvaran
Operativsystemet - installation Tillämpningsprogram Uppgradering av program Backup Antivirusprogram och brandvägg Filer, filformat och komprimering
Datorteknik . 3
Praktiska moment till kursen Datorteknik 1
1. Byte av delar t.ex. minneskort 2. Installera hårddisk 3. Temperaturreglering 3.1 ES 35 3.2 Byggsats 4. Mäta spänning 5. Styrning via usb port 6. Tillverkning av nätverkskabel 7. Installation av operativsystem och applikationsprogram 8. Konfigurering av datorer och andra enheter i nätverk 9. Ritteknik och dokumentation Alternativ till övning 1 + 2= Attbygga en dator
4 . Datorteknik
Under skalet på en PC Stora delar av innehållet i en PC är de samma oavsett om det gäller en stationär, bärbar eller en handhållen dator. Vi ska lyfta på locket till en dator för att se vilka delar och komponenter som döljer sig där.
Under skalet på en PC . 5
Chassi Alla datorer har ett hölje eller chassi som det också kallas där de olika delarna sitter monterade. Chassiet kallas ibland för kabinett eller bara datorlåda. Ett chassi ska inte bara se trevligt ut utan det måste också vara utformat så att temperaturen på de elektroniska komponenterna hålls på en rimlig nivå. Luftcirkulationen och avledningen av värme från komponenterna måste vara effektiv så att inga komponenter skadas pga för hög värme. Därför finns ett antal fläktar och ventilationshål som avleder överskottsvärme. En dator ska med andra ord vara placerad så att god ventilation och värmeavledning kan uppnås. I chassiet sitter datorns olika delar monterade. Chassiet är byggt efter standardmått så att delar från olika tillverkare ska passa oavsett vilken leverantör man väljer. Det finns dock olika storlekar på chassi beroende på vad man vill utrusta sin dator med. Gemensamt för de olika chassistorlekarna är att det finns fack för montera hårddiskar, DVD och annan tillbehörsutrustning. Storlekarna på dessa fack är 3,5 tum ( 90 mm) och 5,25 tum (133 mm). Utformningen av en datorlåda kallas formfaktor och kommer från amerikanska begreppet form factor, vilket också är en amerikans organisation som ligger bakom utformning och mått av detaljer till datorer. Besök dem på www.formfactors.org.
Full-Tower
6 . Under skalet på en PC
Midi- Tower
Mini-Tower
ATX-standard ATX är en industristandard för chassier som utvecklades i mitten på 1990-talet och som finns i olika varianter. Micro-ATX, Standard-ATX och WTX (Workstation-ATX) är förekommande namn på chassieformat inom ATX-standarden. Namnet anges efter storleken på moderkort som kan monteras i lådan. Namnen på chassiet varierar beroende på form och storlek. Olika former som förekommer är bland annat Mini-Tower, Midi-Tower och Full-Tower.
BTX-standard I början av 2000-talet införde företaget Intel en ny standard för chassier, BTX. BXT utvecklades för att få en bättre värmeavledning och därmed kylning av datorns värmealstrande komponenter. BTX blev aldrig någon större succé och används allt mer sällan idag.
Mini-ITX Chassiet rymmer ett moderkort med formatet mikro-ATX där storleken på moderkortet mäter 6,75 x 6,75 tum (ca 170 x 170 mm). Chassiet är väldigt litet och kompakt och rymmer de mest nödvändiga komponenter för ett komplett datorsystem.
Barebone Barebones eller sk Mini-PC påminner i mångt och mycket om formfaktorn Mini-ITX. Det är en liten PC-dator som har begränsade hårdvarumöjligheter. Företagen Shuttle och MSI är två stora tillverkare av datorer med formfaktor Mini-PC. Mini-PC är en stationär dator som måste kompletteras med tangentbord och bildskärm och ska inte förväxlas med de små bärbara datorerna sk netbooks, med en bildskärm på 10 tum som något tillverkare även kallar mini-PC. Flertalet av Mini-PC är mycket tysta eftersom de har yttre nätaggregat och därmed saknar fläkt.
Under skalet på en PC . 7
Nätaggregat Varje elektronisk apparat behöver en strömförsörjningsenhet eller nätaggregat som det också kallas. Nätaggregatet omvandlar växelspänning till likspänning som förser de olika komponenterna i datorn med rätt spänningsnivå. Nätaggregatet till en dator sitter fastmonterad i chassiet, oftast i den bakre delen. Många chassi säljs tillsammans med nätaggregat men inte alla. Beställer du ett chassi utan nätaggregat är det viktigt att se till att du skaffar ett nätaggregat som passar att monteras i ditt chassi. Nätaggregatet behöver inte bara ha rätt fysiska mått för att passa i chassiet utan det måste också klara av att leverera tillräckligt med spänning och ström till datorns komponenter. Ju fler komponenter som installeras i datorn desto högre effekt måste nätaggregatet kunna leverera. Ett normalt nätaggregat som används till chassi med formfaktor Mini-Tower och Midi-Tower kan leverera mellan 300 – 450 W (Watt). Finns det behov av en dator med stor lagringskapacitet med många hårddiskar, t ex en serverdator, måste man se till att nätaggregatet lämnar tillräckligt med effekt för att datorn ska fungera korrekt. I annat fall kan nätaggregatet bli överbelastat och sluta att fungera.
Chassi med nätaggregat monterat i ett midi-Towerchassi. Från nätaggregatet löper ett knippe med kablar med kontakter som ska anslutas till datorns olika delar.
8 . Under skalet på en PC
De olika anslutningskontakterna från ett nätaggregat typ ATX12V v2.2 Även foto på de olika kontakterna som kommer ut från nätdelen
Den 24-poliga ATX-kontakten, main power connector, kopplas in till moderkortet och förser dess olika delar med rätt spänningsnivåer. • Spänningsnivåerna -12V och +12V används till seriell kommunikation enligt RS-232-standard.
• +12V används även till att driva motorn i hårddisken och till de olika fläktarna. • COM är det samma som Ground, dvs jord eller noll volt. • +5V används till olika kretsar på moderkortet och till elektroniken i DVD- läsare, hårddisk.
• +3,3V används av processorn eller CPU, som den också kallas. Denna spänning används även till vissa minneskretsar. • Anslutningen som heter PS_ON…………………. • PWR_OK …………………..
Det finns fler kontakter för spänningsmatning som kommer ut från nätaggregatet. En av kontakterna är en 4-polig Molex. I kontakten finns +12V, +5V och två stift för jord (COM = common = gemensam). Denna Molex-kontakt används framför allt till 3,5 tums enheter med det äldre gränssnittet IDE. Vi återkommer till gränssnittet IDE under avsnittet som behandlar hårddiskar.
4-polig Molex-kontakt t.v. Kontakt för SATA t.h.
SATA är ett nyare gränssnitt för anslutning av hårddiskar. Kontakten för spänningsmatning till SATA – hårddiskar har betydligt fler kopplingsstift eftersom det finns ytterligare en nivå på matningsspänning, +3,3V. Under skalet på en PC . 9
Switchande nätaggregat Nätaggregat som används till datorer använder en omvandlingsteknik från växelspänning till likspänning som kallas switchande teknik. Nätaggregat med switchande teknik är mindre och framförallt mycket lättare. Det har bl a att göra med att transformatorn i ett switchande nätaggregat är mycket mindre. I princip använder alla batteriladdare till elektronisk utrustning såsom bärbara datorer, mobiltelefoner, digitalkameror och dylikt, switchande teknik. Moderna switchande nätaggregat och laddare med switchande teknik är konstruerade för att anslutas till spänningar mellan 100V till 240V 50/60 Hz. I vissa delar av världen, t ex USA, används 110V 60Hz i vägguttagen. • Nätaggregat – eng. Power Supply • Switchande nätaggregat – eng. Switching Power Supply • Likriktare – eng. Rectifier • Spänning – eng Voltage • Ström – eng. Current • Växelspänning – eng. Alternated Voltage • Växelström – eng. AC, Alternated Current • Likspänning – eng. Direct Voltage • Likström – eng. DC, Direct Current
På en del nätdelar i äldre datorer finns en omkopplare som sitter vid ingången för spänningssladden på baksidan av datorn. Med denna omkopplare kan ingångsspänningen ändras till 110V. Se alltid till att denna omkopplare är inställd på 230V. Ändra aldrig denna till 110V eftersom nätaggregatet omedelbart går sönder. Även andra delar av datorn kan skadas. Ändra ALDRIG den röda omkopplaren till 110V. Datorn går garanterat sönder.
ESD ESD är ett begrepp inom elektronik och datorteknik som är viktigt att ha kunskap om. ESD är en förkortning från engelskans Electro Static Discharge. På svenska säger vi elektrostatiska urladdningar. Statisk elektricitet är väldigt vanligt och uppstår när två material skiljs ifrån varandra, t ex när du tar av dig en stickad tröja eller att du lämnar en stol du suttit på. Syntetiska material som vi har i våra kläder skapar lättare statisk elektricitet än vad naturmaterial 10 . Under skalet på en PC
gör. Bomull är ett naturmaterial som inte skapar någon statisk elektricitet. Normalt sätt är statisk elektricitet inte farlig för människor och djur men för elektronikkretsar kan statisk elektricitet orsaka stora skador. Skadorna sker genom att om en person är uppladdad med statisk elektricitet och att utladdningen sker genom en elektronikkomponent så skadas de mycket tunna ledare som finns inuti komponenten. Skadan kan visa sig direkt eller efter en tid. Det går att skydda sig från statisk elektricitet genom att jorda sig genom en elektrisk koppling till något som är jordat, t ex ett värmeelement. Personer som arbetar med datorer och annan elektronikutrustning ska använda utrustning som förhindrar att statiska elektricitet kan skada utrustningen.
Bild på ESD – utrustning med handledsband och elektriskt ledande underlag som kan förhindra uppkomst av statisk elektricitet.
När du arbetar med kretskort och komponenter till en dator är det viktigt att du alltid ser till att du inte är uppladdad med statisk elektricitet. Använd handledsband med kabel som är ansluten till metallchassiet till datorn samtidigt som den del du arbetar med är placerad på ett avledande underlag som är jordat. Det finns speciella underlag som är framtagna för att förhindra uppkomst av statisk elektricitet. Undvik att ta med händerna på elektronikkomponenter och kretskort. Försök att greppa komponenten eller kretskortet så att du undviker att komma i kontakt med dess elektriska anslutningar.
Ta INTE på komponenter eller andra elektriska anslutningar
Håll i kretskortet så att du undviker att komma i kontakt med elektronikkomponenterna.
Under skalet på en PC . 11
Moderkortet Moderkort eller huvudkretskort kallas det kretskort som upptar större delen av insidan i chassiet. Moderkort heter motherboard eller mainboard på engelska. På moderkortet finns flertalet av de elektroniska datorkomponenterna monterade. De elektriska förbindningarna mellan olika komponenter på moderkortet syns som ett finmaskigt nät av mycket tunna ledningsbanor. Ledningsbanorna förekommer både på ovan- och undersidan sidan av kretskortet, sk flerlagerkort. De flesta moderkort har fler än två lager för ledningsbanor. Ibland kan ända upp till åtta lager med ledningsbanor förekomma.
Intel moderbord med MicroATX formfaktor
Intel moderbord med ATX formfaktor
Intel moderbord med Mini ITX formfaktor
Socklar på moderkortet Socklar till processorn En del komponenter på moderkortet sitter inte fast anslutna genom lödning utan de monteras i en sockel. En sådan komponent kan enkelt bytas ut genom att frigöra en låsanordning. Sockeln med flest anslutningsstift är den till processorn. Det gäller att välja moderkort efter den processor som ska monteras. Det finns flera olika processorer som har olika utformning och passar endast i avsedd sockel. Det finns två stora tillverkare av processorer till PC-datorer, Intel och AMD. Rätt moderkort med rätt sockel måste väljas med utgångspunkt från den processor som önskas.
Sockel 1366 för Intels processorer.
12 . Under skalet på en PC
Sockel AM3 för en processor från tillverkaren AMD
I takt med utvecklingen av processorer och andra datorkomponenter, byter tillverkarna också form och utseende på processorsocklarna. Sockel heter socket på engelska. På engelska förekommer även ordet slot.
Socklar till RAM-minnet Andra vanliga socklar på moderkortet är de till interminnet, RAM-minne. Till RAM-minnet finns en eller flera socklar allt beroende på hur mycket RAM-minne moderkortet kan hantera.
Eftersom det finns olika typer av RAM-minnen med olika fysiska mått så förekommer det också olika socklar. Minnen av typ DIMM DDR har en sockel med 184 pinnar medan DIMM DDR2 och DIMM DDR3 behöver en 240-pinnars sockel. Till bärbara datorer används oftast minnestypen SO DIMM som är ett minne som förekommer med olika antal anslutningspinnar, 100, 144 eller 200 st.
Det går inte att kombinera olika minnen, kontrollera i manualen till moderbordet vilka minnen som passar.
Under skalet på en PC . 13